半导体工艺 自己总结

只是想多了解下工艺,因为自己不是学这个的,要补课啊.... 是不是可以这么理解:
1.PAD oxide：SiO2在LOCOS和STI形成时都被用来当作nitride的衬垫层，如果没有这个SiO2衬垫层作为缓冲之用，LPCVD nitride的高张力会导致wafer产生裂缝甚至破裂，同时也作为NITRIDE ETCH时的S T O P L A Y E R
2.SAC oxide：Sacrificial Oxide在gate oxidation之前移除wafer表面的损伤和缺陷，有助于产生一个零缺陷的wafer表面以生成高品质的gate oxide;经过HDP后Pad Oxide结构已经被破坏了，可能无法阻挡后面Implant的离子。

所以生长一层Sac Oxide，作为在后面Implant时对Device的保护。

3.BPSG 含硼及磷的硅化物BPSG乃介于Poly之上、Metal之下，可做为上下两层绝缘之用，加硼、磷主要目的在使回流后的S t e p较平缓，以防止M e t a l l i n e溅镀上去后，造成断线
4.ONO（OXIDE NITRIDE OXIDE）氧化层-氮化层-氧化层半导体组件，常以ONO三层结构做为介电质（类似电容器），以储存电荷，使得资料得以在此存取。

在此氧化层- 氮化层–氧化层三层结构，其中氧化层与基晶的结合较氮化层好，而氮化层居中，则可阻挡缺陷（如pinhole）的延展，故此三层结构可互补所缺.
5.space Oxide RIE Etch:猜想应当是氧化物隔离的反应离子刻蚀（RIE-Reactive Ion Etch）反应离子刻蚀是以物理溅射为主并兼有化学反应的过程。

通过物理溅射实现纵向刻蚀，同时应用化学反应来达到所要求的选择比，从而很好地控制了保真度。

刻蚀气体（主要是F基和CL基的气体）在高频电场（频率通常为13.56MHz）作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成“等离子体”（Plasma）。

在等离子体中，包含有正离子（Ion+)、负离子（Ion-）、游离基（Radical）和自由电子（e）。

游离基在化学上是很活波的，它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。

6:I M D ??I n t e r -M e t a l -D i e l e c t r i c 金属绝缘层...(汗...........)
7:SOG spin-on glass 旋涂玻璃用于平坦化.SOD 是 SPIN-ON DOPANTS 自旋转掺杂剂,具体作用不甚清楚了.... 至于N-DEPL 我怀疑是否是N 耗尽区的意思,但是不是很清楚CMOS 工艺中是如何实现这样的一个层次的,它是环绕
D I F F 区域的一个可选层.莫非是反型的隔离 外延：
外延生长之所以重要，在于外延层中的杂质浓度可以方便的通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。

外延技术可用于解决高频功率器件的击穿电压与集电极串联电阻对集电极电阻率持相反要求的矛盾；掺杂较少的外延层保证了较高的击穿电压，高掺杂的衬底则可以大大降低集电极的串联电阻
CVD 需要高温，反应过程为
()+气体4SiCl ()气体22H ()()↑+⇔气体固体HCl Si 4①，同时存在一竞争反应()()()气体固体气体242SiCl Si SiCl ⇔+，②因此若四氯化硅的浓度太高，则硅反而会被侵蚀而非生长。

硅通常是在低浓度区域生长。

①式的反应是可逆的，如果进入反应炉的载气中含有氯化氢，将会有去处或侵蚀的情况发生。

实际上，此侵蚀动作可用来在外延生长前先清洁硅晶片表面，去处其表面的氧化物和其他杂质。

金属有机物化学气相沉积外延（MOCVD ），一般使用在较低温度下即可成为气态的Ⅲ族元素有机化合物和Ⅴ族元素氢化物来反应，所以不需要高温。

只需要在衬底附近存在高温区使得几种反应物能够在衬底附近发生化学沉积即可，炉体其他部分不需要高温。

如：()()()()()气固气气43333CH GaAs CH Ga AsH +⇔+。

分子束外延生长MBE ：MBE 生长厚度具有原子级精度，可以非常精确地控制外延材料的组分和掺杂浓度，生长温度较低。

超晶格和异质结场效应晶体管等可用此法实现。

刻蚀：
干法刻蚀是以等离子体进行薄膜刻蚀的技术。

一般是借助等离子体中产生的粒子轰击刻蚀区，是各向异性的刻蚀技术。

通常氮化硅、多晶硅、金属以及合金材料采用干法刻蚀技术。

湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，是各项同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除待刻蚀区域的薄膜材料，通常氧化硅采用湿法刻蚀技术，有时金属铝也采用湿法刻蚀技术。

掺杂：热扩散法掺杂和离子注入法掺杂。

热扩散通常分两个步骤进行;预沉积和推进。

预沉积是在表面形成一层较薄但具有较高浓度的杂质层，是一种恒定表面源的扩散过程。

推进是利用预沉积形成的表面杂质层做杂质源。

在高温下将这层杂质向硅晶体内推进的过程，是限定表面源扩散过程，通常推进的时间较长，
离子注入掺杂也分为两个步骤：离子注入和退火再分布。

在离子注入中，电离的杂质离子经静电场加速打到晶圆表面，通过测量离子电流可严格控制剂量，而通过控制静电场可以控制杂质离子的穿透深度。

通常离子注入的深度较浅且浓度较大，必须是他们重新分布，同时由于高能粒子的撞击，导致硅结构的晶格发生损伤，所以要进行退火处理，通常在退火炉中进行。

离子注入的优点：
⑴ 注入的离子是通过磁质量分析器选取出来的，被选取的离子纯度高，能量单一，从而保证了掺杂
纯度不受杂质源纯度的影响。

⑵ 注入剂量范围宽，每平方厘米注入的离子数目从171110~10都能够通过离子注入实现。

并且同一平面内的杂质均匀度可保证在%1±的精度，保证了同一平面上的电学性质的优异性。

⑶ 离子注入时，衬底一般保持在室温或低于400摄氏度。

因此，像二氧化硅、氮化硅、铝和光刻胶等都可以用来作为选择掺杂的掩膜。

同时，温度较低，可以避免高温扩散所引起的热缺陷。

另外，由于注入的直进性，注入杂质是按掩膜的图形近于垂直入射，这样的掺杂方法，横向效应比热扩散小的多。

⑷ 离子注入是一个非平衡过程，不受杂质在衬底材料中溶解度的限制，原则上对各种元素均可掺杂。

⑸ 化合物半导体在高温处理时，组分可能发生变化，采用离子注入时基本不存在这种问题。

离子注入的缺点：① 杂质离子对半导体晶格有损伤这些损伤在某些场合是无法完全消除的；② 难以得到很浅和很深的注入分布；③ 对高剂量的注入，产率要受到限制；④ 离子注入的设备相当昂贵。

绝缘层的形成;
在所有的硅工艺中，由于硼 磷 砷等杂质在二氧化硅中的扩散系数远远小于在硅中的扩散系数，同时二氧化硅是非常好的绝缘体且耐击穿能力非常强，因此利用硅的氧化技术可得到即可用作阻止离子注入及热扩散的掩膜，又可被广泛制作绝缘层的二氧化硅。

人们已经研究出多种用于形成氧化层的技术，如热氧化、湿法阳极氧化、气相技术、等离子阳极氧化等。

当要求氧化硅和硅的界面要有低的电荷密度时，热氧化是一种完善的技术。

热氧化制作氧化硅: ()()固固22SiO O Si →+ 干法氧化生成的氧化硅具有结构致密、干燥、均匀性和重复性好、掩膜能力强、与光刻胶粘附性好等优点，而且是一种很理想的钝化膜和字对准掩膜。

但是干法氧化的生长速率慢，经常使用干湿法相结合的方法。

湿法氧化：()↑+→+22222H SiO O H Si 固
当氧化层要放在金属膜的上面时，CVD 技术 是唯一适用的。

常用的有常压CVD （APCVD ）低压CVD(LPCVD)和PECVD 。

隔离方法：局部氧化隔离LOCOS 和浅沟槽隔离STI （Shallow Trench Isolation ）
局部氧化隔离：氧在氮化硅中的扩散非常缓慢，当硅表面有一层氮化硅时，其覆盖部分的硅表面将很难生成氧化物。

此外，氮本身氧化过程也非常缓慢。

由于氮化硅薄膜直接沉积在硅晶体表面时在界面处会存在非常高的张应力，因此，在实际氧化隔离操作时预先在硅表面沉积一层用来缓解硅衬底和氮化硅之间张应力的二氧化硅缓冲层，然后再沉积氮化硅。

衬底中参杂浓度越高，就是说：衬底中加入了更多的P 型原子，造成了更严重的晶格畸变；当往衬底中再加入N 型原子时就是扩散，扩散的机理是因为浓度高的地方的晶格畸变大于浓度低的地方，材料整体上是往能量最低的方向发展，原子（其实是电子在前，离子在后）才会往浓度低的地方前进，而衬底的晶格畸变越大，原子就会难于扩散，所以，如果衬底中本身的晶格畸变月大，N 型扩散率就会越小
即：P 型衬底的掺杂浓度越高跟N 型的扩散速率越低，具体关系肯定不是线性的。